JP2006337609A - 照明装置、投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 光利用効率を低下させることなく、高輝度化を実現する照明装置を提供する。照明装置において採用する。
【構成】 照明装置１０は、光源部１ａ、１ｂ、直線偏光生成部２ａ、２ｂ、偏光依存性反射部３、波長依存性偏光回転部４、ロッドインテグレータ５などで構成される。光源部１ａは緑色ＬＥＤ素子を備え、光源部１ｂは赤色ＬＥＤ素子、及び青色ＬＥＤ素子を備える。各光源部からの光は、直線偏光生成部２、偏光依存性反射部３、波長依存性偏光回転部４を経ることにより、ロッドインテグレータ５に導かれると共に、同一又は略同一の偏光方向を備えた直線偏光光に変換される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、照明装置、投写型映像表示装置に関する。

液晶プロジェクタなどに用いられる照明装置としては、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等のランプと、その照射光を平行光化するパラボラリフレクタから成るものが一般的である。更に、近年においては、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用いることも試みられている（特許文献１参照）。

かかる照明装置においては、照射面の光量むらを軽減するために、ロッドインテグレータによるインテグレート機能を持たせたものがある。このロッドインテグレータを採用した照明装置においては、照明装置を更に小型化するため、同一基板上に３色のＬＥＤ素子を配置した光源部を、ロッドインテグレータの入射開口側に設けたものがある。

図１３は、従来の投写型映像表示装置５０を示した説明図である。投写型映像表示装置５０は、光源部５１、ロッドインテグレータ５２とを備えた照明光学系と、液晶表示パネル５３、投写レンズ５４とを備えた投写光学系とからなる。

光源部５１は、赤色光を出射する赤色ＬＥＤ、青色光を出射する青色ＬＥＤ、緑色光を出射する緑色ＬＥＤとを備える。

図１４は、光源部５１の構成を示した図である。光源部５１は、基板１１２と、基板１１２上に形成された赤色ＬＥＤ素子１１１Ｒ、青色ＬＥＤ素子１１１Ｂ、緑色ＬＥＤ素子１１１Ｇ１、緑色ＬＥＤ素子１１１Ｇ２などを有する。赤色、青色のＬＥＤ素子が１つずつであるのに対し、緑色のＬＥＤ素子が２つ設けられているのは、緑色光の光量が不足しているからである。

基板１１２は、絶縁性の基板である。基板１１２の裏面には、ヒートシンク１１３が装着されており、ＬＥＤ素子の熱をこのヒートシンク１１３から放熱するように構成されている。

再び図１３を参照して、光源部５１から出射して、ロッドインテグレータ５２に入射した光束は、ロッドインテグレータ５２の側面で全反射を繰り返しながら均一な面光源となって出射される。

ロッドインテグレータ５２を出射した光は、液晶表示パネル５３、投写レンズ５４等からなる、投写光学系を経て図示しないスクリーンに投写される。液晶表示パネル５３を透過することで変調された光（映像光）は、投写レンズ５４によって拡大投写され、スクリーン上に投影表示される。
特開平１０−１８６５０７号

しかし、上記のようなＬＥＤ素子を光源に用いた照明装置においては、スクリーンに投写される光量が不足するという問題がある。ハロゲンランプ等との光源と比較して、ＬＥＤ素子は発光量が少ないからである。

そこで、高輝度化を図るための方法として、光源部５１に使用するＬＥＤ集光素子の数を増やすことが、まず考えられる。しかし、ＬＥＤ集光素子からは略放射状の光が出射されるので、多数配置したＬＥＤ集光素子からの光を多く取り込むためには、ロッドインテグレータ５２の入射開口を大きくする必要がある。しかし、ロッドインテグレータの入射開口を大きくした場合、液晶プロジェクタ光学系の光利用効率が低下するという問題がある。

そこで、本願発明は上記の事情に鑑み、特にロッドインテグレータ等の光インテグレータを採用した照明装置において、光利用効率を低下させることなく、高輝度化を実現する照明装置を提供することを目的とする。

（本願発明の照明装置の基本的構成）
本願発明の照明装置は、第１光源部と、前記第１光源部とは光出射方向が異なる第２光源部と、前記第１、第２光源部からの各色光を合成して同一又は略同一方向に導く合成手段と、を備える。この照明装置は、いわゆる二灯式の照明装置である。

この照明装置においては、照明中は各色光が常時出射されるように構成されている。或いは、照明中は各色光が時分割で出射されるように構成されている。更に、前記合成手段から出射した光を照明対象物上で均一化するインテグレート手段を備えても良い。

（照明装置の第１構成）
本願発明の照明装置は、上記説明した基本的構成において、合成手段は、前記第１光源部からのランダム偏光光を第１の偏光方向の直線偏光に変換する第１偏光変換手段と、前記第２光源部からのランダム偏光光を第２の偏光方向の直線偏光に変換する第２偏光変換手段と、前記第１、第２偏光変換手段からの出射光のいずれか一方の偏光光を反射させ、他方を透過させることにより、前記第１、第２光源部からの光を同一方向又は略同一方向に導く偏光依存性反射手段を備える。合成手段は、更には、前記第１、第２偏光変換手段からの出射光の偏光方向を同一方向又は略同一方向に変換する波長依存性偏光回転手段を備えても良い。この構成の照明装置を、以後「第１構成の照明装置」と呼ぶ。

（照明装置の第２構成）
本願発明の照明装置は、上記第１構成とは異なる第２構成であっても良い。第２構成の照明装置は、上記説明した基本的構成に加えて、前記合成手段は、前記第１、第２光源部からの出射光のいずれか一方を反射させ、他方を透過させる波長依存性反射手段を備える。

（照明装置の第３構成）
第３構成の照明装置は、上記説明した基本的構成に加えて、前記第１色ないし第３色光源を時分割で順次点灯させる点灯制御手段を備え、前記合成手段は、電圧印加の有無によって反射と透過の切り替えることができる時分割反射手段と、所定の光源が点灯しているときに前記時分割反射手段を反射状態とし、他の所定の光源が点灯しているときに前記時分割反射手段を透過状態とする素子制御手段と、を備える。

（光源部の構成）
例えば、この照明装置は、少なくとも、赤、青、緑の３色の光源を含んでおり、合成手段は白色光を出射することが可能である。このとき、第１光源部は、前記３色のうちの第１色光源を備え、第２光源部は、前記３色のうち、第２及び第３色光源を備える。

また、どの色を第１光源部に配置し、どの色を第２光源部に配置するかについては、合成手段により合成された光が、白色光となるよう決定されるべきである。例えば、光源数を同数とした場合に、白色光を出射させるのに不足する色成分がある場合、その色成分を補うべく、当該色の光源数を多くするようにしても良い。例えば、第１光源部に配置できる光源数と、第２光源部に配置できる光源数をほぼ同数とした場合、第１色光源の数を、第２色、第３色光源の数よりも多くすることができる。そこで、このような場合においては、前記の不足色成分の光源を第１光源部に配置するようにしても良い。

好ましくは、前記第２光源部は、所定領域内に、複数個の第２色光源、及び、複数個の第３色光源が配置されてなり、前記第２色光源、及び、前記第３色光源の少なくとも何れかは、前記所定領域の中心に対して点対称に配置される。

各色光源を点対称に配置することにより、照明装置からの各色の出射光の照度をより均一化することができる。ひいては、この照明装置による出射光の色むらを減らすことができる。

或いは、前記第１又は第２光源部は、第４色光源を更に備えてもよい。例えば、第１光源部は、第１色光源、第４色光源を備え、第２光源部は、第２色光源、第３色光源を備える。或いは、第１光源部が第１色光源を備え、第２光源部が第２〜第４色光源を備えても良い。

第４色光源を用いることにより、照明装置の色再現性を向上させることができる。また、照明光の輝度を向上させることができる。なお、第１ないし第３色を赤、青、緑の三原色としたとき、第４色とは、例えば、黄色などである。

また、前記第１光源部が複数個の第１色光源、及び、複数個の第４色光源を備えたものである場合、前記第１色光源、及び、前記第４色光源のそれぞれは、第１光源部内の所定領域の中心に対して点対称に配置されても良い。

また、この照明装置は、更にマジェンタ、シアンといった、第５色、第６色の光源を備えていても良い。即ち、請求項７、８の照明装置は、４色の光源のみを備えた照明装置という趣旨ではなく、４色以上の光源を備える照明装置という趣旨のものである。

或いは、前記第１光源部は、前記第１の発光波長である第１色第１波長光源と、前記第１の発光波長よりも短い第２の発光波長である第１色第２波長光源と、を備えてもよい。

例えば、前記第１光源部が、６３０ｎｍのＬＥＤ素子と、６００ｎｍのＬＥＤ素子とを備えるものとしたとき、６３０ｎｍのＬＥＤ素子が第１色第１波長光源の一例に相当し、６００ｎｍのＬＥＤ素子が第１色第２波長光源の一例に相当する。

このように同一色内の複数波長の光源を採用することにより、照明装置の色再現性を向上させることができる。

このとき、前記第１光源部は、所定領域内に、複数個の前記第１色第１波長光源、及び、複数個の前記第１色第２波長光源、が配置されてなり、前記第１色第１波長光源、及び、前記第１色第２波長光源のそれぞれは、前記所定領域の中心に対して点対称に配置されてもよい。

好ましくは、前記第１光源部に配置される光源の個数と、前記第２光源部に配置される光源の総数は同数である。

また、上記の第１〜第４光源部の光源は、例えば、固体光源素子である。

（投写型映像表示装置）
照明中は各色光が常時出射されるように構成されている上記照明装置を採用した、本願発明の投写型映像表示装置は、前記照明装置の出射側に設けられた１つのフルカラーライトバルブと、前記フルカラーライトバルブを経て光変調された映像光を投写する投写手段とを備える。

照明中は各色光が時分割で出射されるように構成されている上記照明装置を採用した、本願発明の投写型映像表示装置は、前記照明装置の出射側に設けられた１つのライトバルブと、色光の出射タイミングに同期して前記ライトバルブに各色用の映像信号を供給する手段と、前記ライトバルブを経ることで得られた映像光を投写する投写手段とを備える。

或いは、上記構成の照明装置を複数備え、それぞれの照明装置の出射側にそれぞれ設けられたライトバルブと、色光の出射タイミングに同期して前記ライトバルブに各色用の映像信号を供給する手段と、前記ライトバルブからの出射光を色合成する色合成手段と、前記合成手段を経ることで得られた映像光を投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置であっても良い。即ち、本願発明の二灯式の照明装置を用いた２板式の投写型映像表示装置であっても良い。この種の投写型映像表示装置における各照明装置は、白色光を出射する（或いは出射可能な）ものでなくても良い。

本願発明によれば、光利用効率を低下させることなく、高輝度化を実現する照明装置を提供することができる。

以下、本願発明の照明装置、及び、この照明装置を用いた投写型映像表示装置の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、照明装置１０の構成を示す図である。照明装置１０は、光源部１ａ、１ｂ、直線偏光生成部２ａ、２ｂ、偏光依存性反射部３、波長依存性偏光回転部４、ロッドインテグレータ５などで構成される。

光源部１ａ、１ｂは、それぞれ本願発明の第１、第２光源部の一実施形態である。直線偏光生成部２ａ、２ｂは、それぞれ本願発明の第１、第２偏光変換手段の一実施形態である。偏光依存性反射部３は、本願発明の偏光依存性反射手段の一実施形態である。波長依存性偏光回転部４は、本願発明の波長依存性偏光回転手段の一実施形態である。ロッドインテグレータ５は、本願発明のインテグレート手段の一実施形態である。

光源部１ａは緑色ＬＥＤ素子を備え、光源部１ｂは赤色ＬＥＤ素子、及び青色ＬＥＤ素子を備える。光源部１ａからの出射光の主光線の方向と、光源部１ｂからの出射光の主光線の方向とは垂直又は略垂直である。光源部１ａ、１ｂの具体的構成については後で詳しく説明する。

直線偏光生成部２ａは、光源部１ａから出射された緑色ランダム偏光光を所定偏光方向の直線偏光（以後、これを「Ｐ偏光光」と呼ぶ）に変換する。直線偏光生成部２ｂは、光源部１ｂから出射された赤色ランダム偏光光、及び青色偏光光を所定の偏光方向を備えた直線偏光（以後、これを「Ｓ偏光光」と呼ぶ）に変換する。この直線偏光生成部２ａ、２ｂは、複数の偏光ビームスプリッタ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）により構成される。直線偏光生成部２ａ、２ｂの具体的構成については後で詳しく説明する。

偏光依存性反射部３は、直線偏光生成部２ａからの光（Ｐ偏光）を透過させ、直線偏光生成部２ｂからの光（Ｓ偏光）を反射させることで、直線偏光生成部２ａ、２ｂからの光を合成して同一方向、又は略同一方向に導く。この偏光依存性反射部３は、例えば偏光ビームスプリッタにより実現される。この偏光ビームスプリッタは、該偏光ビームスプリッタの第１作用面から入射した直線偏光生成部２ａからのＰ偏光を透過させ、第１作用面とは反対側の第２作用面から入射した直線偏光生成部２ｂからのＳ偏光を反射させる。

波長依存性偏光回転部４は、偏光依存性反射部３で合成された光の偏光方向を一方向に揃える。一例として、波長依存性偏光回転部４は、青色光、赤色光に対しては２分の１波長板として作用し、緑色光に対しては波長板として作用しないように設計される。これにより、光源部１ｂからの赤色光、青色光は、Ｓ偏光からＰ偏光に変換される。一方、光源部１ａからの緑色光はＰ偏光のままである。これにより、偏光依存性反射部３で合成された光は共にＰ偏光となる。このように、適当な波長域のみ選択して偏光軸を回転させる素子は、周知となっているものであり、例えば、カラーリンク社より「カラーセレクト」の名称で、すでに商品化もされている（←特開2003-287818の[0141]の記載を参考にした）。

ロッドインテグレータ５は、内面がミラー面とされた四角筒構造（中空構造）、或いは、四角柱構造（ガラスロッド）を有している。或いは四角柱以外の形状であっても良いし、入射開口と出射開口のサイズが異なるテーパ状のものであっても良い。ロッドインテグレータ５に入射した、波長依存性偏光回転部４からの光束は、ロッドインテグレータ５の側面で全反射を繰り返しながら均一な面光源となって出射される。

図２は、光源部１ａの構成を示す図である。光源部１ａは、基板１２ａと、基板１１２ａ上に形成された緑色ＬＥＤ素子１１Ｇを４つ有する。基板１２ａは絶縁性の基板である。基板１２ａの裏面には、ヒートシンク１３ａが装着されており、ＬＥＤ素子の熱をこのヒートシンク１３ａから放熱するように構成されている。

図３は、光源部１ｂの構成を示す図である。光源部１ｂは、基板１２ｂと、基板１１２ｂ上に形成された赤色ＬＥＤ素子１１Ｒを２つ、青色ＬＥＤ素子１１Ｂを２つ有する。

なお、この照明装置１０では、青色ＬＥＤ素子、赤色ＬＥＤ素子よりも、緑色ＬＥＤ素子の数を多く配置している。このように異なる光源数としているのは、照明装置１０が白色光を出力することができるようにするためである。緑色は青色、赤色と比較して視感度が高く、輝度（ｃｄ／ｍ^２）を他の色よりも高くする必要がある。そこで、緑色のＬＥＤの個数を他色のＬＥＤの個数よりも多くすることで、輝度不足の問題を解消しても良い。

或いは、所定のスペクトルを有する３色のＬＥＤ光源（赤、青、緑の各色光のＬＥＤ光源の出射光量をＬｒ、Ｌｂ、Ｌｇとする）を用いて白色光を出射させる場合において、各色（赤、青、緑）の光量比をＬｒ’：Ｌｂ’：Ｌｇ’であるとき白色光を発生可能であることが分かっている場合、Ｌｒ／Ｌｒ’、Ｌｂ／Ｌｂ’、Ｌｇ／Ｌｇ’のうち、最も小さい色光の光源の数を多くするようにしても良い。

なお、上記の光源部１ａ、１ｂの例では、光源の個数を多くしたい色を光源部１ａに配置し、それ以外の２色を光源部１ｂに配置している。

図４は、直線偏光生成部２ａの構成を示す図である。直線偏光生成部２ａは、偏光ビームスプリッタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄからなる偏光ビームスプリッタアレイ２１と、偏光ビームスプリッタ２１ｂ、２１ｃの光出射側に配置された２分の１波長板２２ａ、２２ｂと、偏光ビームスプリッタ２１ａ、２１ｄの光入射側に配置された反射ミラー２３ａ、２３ｂと、から成る。

ランダム偏光光が、偏光ビームスプリッタ２１ｂ、２１ｃに入射すると、Ｐ偏光光は、偏光ビームスプリッタ２１ｂ、２１ｃをそれぞれ透過する。

一方、Ｓ偏光光については、偏光ビームスプリッタ２１ｂ、又は２１ｃで反射して、偏光ビームスプリッタ２１ａ又は２１ｄの方向へ進む。偏光ビームスプリッタ２１ａ、２１ｄへ進んだ光はそれぞれ反射する。そして、それぞれの光は、２分の１波長板２２ａ、２２ｂによりその偏光方向が９０度回転されてＰ偏光光となって直線偏光生成部２ａから出射されて、偏光依存性反射部３へ向かう。

なお、偏光ビームスプリッタ２１ａ、２１ｄの光入射側に反射ミラー２３が設けられているのは、光源部１ａからの光が直接偏光ビームスプリッタ２１ａ、２１ｄに入るのを防ぐためである。光源部１ａからの光が直接偏光ビームスプリッタ２１ａ、２１ｄに入ると、上記例ではＳ偏光光が直線偏光生成部２ａから出射されてしまうからである。

なお、偏光ビームスプリッタ２１ａ、２１ｄの光入射側に設けるのは、上記の反射ミラー２３に限る必要はなく、遮光できる部材であればよい。

また、偏光ビームスプリッタ２１ａ、２１ｄに代えて、反射ミラーを用いても良い。

図５は、直線偏光生成部２ｂの構成を示す図である。同図では、図４の直線偏光生成部２ａと機能が同一である部材については同一の符号を付している。

偏光ビームスプリッタ２１ｂ、２１ｃを透過したＰ偏光は、２分の１波長板２２ｃによりＳ偏光に変換される。

一方、偏光ビームスプリッタ２１ｂ、又は２１ｃで反射するＳ偏光光については、Ｓ偏光のまま、偏光依存性反射部３へ向かう。

図６は、上記照明装置１０を用いた投写型映像表示装置１００を示す図である。投写型映像表示装置１００は、上記説明した照明装置１０と、液晶パネル３１、投写レンズ３２等からなる。

液晶パネル３１は、ＲＧＢカラーフィルタを備えた構造、或いはＲＧＢカラーフィルタを備えない構造を有する。ＲＧＢカラーフィルタを備える構造の液晶パネル３１を用いる場合には、全ＬＥＤ光源を同時点灯して白色光を液晶パネル３１に導く。前記ＲＧＢカラーフィルタを備えない構造の液晶パネル３１を用いる場合には、各色ＬＥＤ光源を時分割で色毎順次に所定時間点灯させると共に、この所定時間点灯のタイミングに同期させて液晶パネル３１に各色の映像信号を供給する。

液晶パネル３１を透過することで変調された光（映像光）は、投写レンズ３２によって拡大投写され、図示しないスクリーン上に投影表示される。

なお、上記の波長依存性偏光回転部４は、光源部１ａからの光と、光源部１ｂからの光を共にＰ偏光光にするものであったが、共にＳ偏光光にするものでも良い。この場合、波長依存性偏光回転部４を、緑色光に対しては２分の１波長板として作用し、青色光、赤色光に対しては波長板として作用しないよう設計することで実現できる。

なお、上記の投写型映像表示装置１００の液晶パネル３１は、本願発明のライトバルブ（或いはフルカラーライトバルブ）の一実施例に相当するものであるが、本願発明のライトバルブの他の実施例としては、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：登録商標）を用いたＤＬＰ(デジタル・ライト・プロセッシング：登録商標）によるものであっても良い。ＤＭＤにおいては、液晶パネルのように入射光の偏光方向を所定方向に揃えておく必要はないので、照明装置１０において波長依存性偏光回転部４は不要である。

（第２の実施形態）
図７は、照明装置２０の構成を示す図である。照明装置２０は、光源部１ｃ、１ｄ、波長依存性反射部１６、ロッドインテグレータ５などで構成される。

光源部１ｃは赤色ＬＥＤ素子１１Ｒを４つ備え（図８参照）、光源部１ｄは青色ＬＥＤ素子１１Ｂを２つ、緑色ＬＥＤ素子１１Ｇを２つ備える（図９参照）。

波長依存性反射部１６は、光源部１ｃからの赤色光を透過させ、光源部１ｄからの青色光、緑色光を反射させて、光源部１ｃからの光、及び、光源部１ｄからの光を同一方向、又は略同一方向に導く。この波長依存性反射部１６は、例えばダイクロイックミラーにより実現される。

なお、ロッドインテグレータ５の後段（投写光学系側）にはそれぞれのランダム偏光光を同じ偏光方向の直線偏光に変換する（図示しない）偏光変換素子が設けられる。或いは、偏光変換素子は、ロッドインテグレータ５の前段に設けられても良い。

（第３の実施形態）
図１０は、本願発明の他の照明装置３０を示す図である。照明装置３０は、光源部１ａ、１ｂ、時分割ミラー１７、ロッドインテグレータ５などで構成される。

図１の照明装置１０と同様、光源部１ａは、緑色ＬＥＤ素子を４つ備え、光源部１ｂは赤色ＬＥＤ素子、青色ＬＥＤ素子を２つずつ備える。

時分割ミラー１７は、電圧印加の有無によって反射と透過を切り替えることができるものであり、例えば、スイッチング回折素子であるＤｉｇｉＬｅｎｓ（登録商標）を用いて構成することができる（特表２００２−５２０６４８号公報（特に、明細書の段落「０００８」「０００９」参照）、及び特表２００２−５２５６４６号公報参照）。時分割ミラー１７は、図示しないミラー制御回路によって制御される。

光源部１ａ、１ｂの各色光源は、色毎に時分割にオンオフ駆動される。時分割ミラー１７は、光源部１ａ、１ｂの各色光源のオンオフ駆動に同期してスイッチングされる。

例えば、図１０を参照して、各色光源は赤→青→緑の順で点灯される。光源部１ｂの赤色ＬＥＤ素子が点灯しているとき、時分割ミラー１７は赤色光を反射させてロッドインテグレータ５の方へ導く（同図（ａ）を参照）。光源部１ｂの青色ＬＥＤ素子が点灯しているとき、時分割ミラー１７は、青色光を反射させてロッドインテグレータ５の方へ導く（同図（ａ）を参照）。光源部１ｃの緑色ＬＥＤ素子が点灯しているとき、時分割ミラー１７は、緑色光を透過させてロッドインテグレータ５の方へ導く（同図（ａ）を参照）。

即ち、時分割ミラー１７を制御するミラー制御回路は、所定の光源が点灯しているときに時分割ミラーを反射状態とし（電圧の印加又は非印加）、他の所定の光源が点灯しているときに時分割ミラーを透過状態とする（電圧の非印加又は印加）ものである。

（他の光源色の配置例）
各光源部に配置するＬＥＤ素子は上記の色パターンに限られるものではない。

例えば、上記第１の実施形態においては、光源部１ａに青色ＬＥＤ素子１１Ｂを４つ配置し、光源部１ｄに赤色ＬＥＤ素子１１Ｒを２つ、緑色ＬＥＤ素子１１Ｇを２つ配置しても良い。この場合、波長依存性偏光回転部４は、例えば、青色光に対しては２分の１波長板として作用し、緑色光、赤色光としては波長板として作用しないようなものに設計される必要がある。

また、上記例では、各光源部１ａ〜１ｄには、ＬＥＤ素子を４つずつ配置（２×２配列）しているが、個数はこれに限られない。例えば、３×３配列、５×５配列、４×３配列、或いは多角形配列でも良い。

或いは、上記第２の実施形態においては、光源部１ｃに青色ＬＥＤ素子１１Ｂを４つ配置し、光源部１ｄに赤色ＬＥＤ素子１１Ｂを２つ、緑色ＬＥＤ素子１１Ｇを２つ配置しても良い。このとき、波長依存性反射部１６は、光源部１ｃからの青色光を透過させ、光源部１ｄからの緑色光、赤色光を反射させて、光源部１ｃからの光、及び、光源部１ｄからの光を同一方向、又は略同一方向に導くよう設計される。

或いは、図８の光源部１ｃに代えて、図１１で示すような光源部１ｃ’を採用しても良い。図８の光源部１ｃは、同一又は略同一波長の赤色ＬＥＤ素子１１Ｒを４つ備えるものだった。これに対し、光源部１ｃ’は、第１の波長（例えば６００ｎｍ）の赤色ＬＥＤ素子１１Ｒ１を２個、第２の波長（例えば６３０ｎｍ）の赤色ＬＥＤ素子１１Ｒ２を２個、備える。このように同じ色でも波長が若干異なる２種類のＬＥＤ素子を用いることにより、照明装置の色再現性を改善することができる。或いは、赤色ＬＥＤ素子１１Ｒ１、１１Ｒ２に代えて、第１の波長の緑色ＬＥＤ素子と第２の波長の緑色ＬＥＤ素子、或いは、第１の波長の青色ＬＥＤ素子と第２の波長の青色ＬＥＤ素子、を備えても良い。

また、図２の光源部１ａに代えて、波長が異なる２種類の緑色ＬＥＤ素子を採用することで、照明装置１０の色再現性を改善させても良い。

また、上記の赤色、青色、緑色に加えて、第４色の固体光源素子を用いてもよい。例えば、黄色光源を採用することで、照明装置の色再現性を向上させたり、照明光の輝度を向上させたりすることができる。更には、第５色、第６色の固体光源素子を更に用いて色再現性をさらに向上させても良い。例えば、シアンやマジェンタ等の色を光源に用いても良い。或いは黄色に変えて、シアン、マジェンタ等を第４色光源として用いても良い。

（複数の照明装置を備えた投写型映像表示装置）
図１２は、複数の照明装置を用いた投写型映像表示装置２００を示す図である。投写型映像表示装置２００は、複数の照明装置４０（４０ａ、４０ｂ）、液晶パネル４１、４２、合成手段４３、投写レンズ４４等からなる。

照明装置４０（４０ａ、４０ｂ）の構成は上記説明した照明装置４０の構成とほぼ同じである。但し、照明装置４０ａと４０ｂは異なる色の光源を備えており、照明装置１０ａのごとく、白色光を出射しない点で相違する。例えば、照明装置４０ａは、赤色、黄色の光源を備え、照明装置４０ｂは、青色、緑色の光源を備えている。照明装置４０ａから出射される光は、液晶パネル４１を透過することで変調される。この液晶パネル４１へは、赤色、黄色の映像信号が、図示しない液晶表示パネルドライバから供給される。照明装置４０ｂから出射される光は、液晶パネル４２を透過することで変調される。この液晶パネル４２へは、青色、緑色の映像信号が、図示しない液晶表示パネルドライバから供給される。液晶パネル４１で変調された光と、液晶パネル４２で変調された光は、合成手段４３で合成され、投写レンズ４４によって拡大投写され、図示しないスクリーン上に投影表示される。

合成手段４３は、偏光ビームスプリッタ、若しくは、ダイクロイックミラー等で構成される。合成手段４３が偏光ビームスプリッタの場合、液晶パネル４１を透過した光がＰ偏光、液晶パネル４２を透過した光がＳ偏光となるよう、照明装置４０、及び、液晶パネル４１、４２が設計される。合成手段４３がダイクロイックミラーの場合、ダイクロイックミラーは赤色、黄色を透過させ、青色、緑色を反射させるよう設計される。

或いは、上記投写型映像表示装置２００において、照明装置４０に代えて、白色光を出射する照明装置１０を用いても良い。この場合、合成手段４３には、偏光ビームスプリッタが用いられる。

また、上記では、合成手段４３の前段に光変調手段（液晶パネル４１、液晶パネル４２）を配置していたが、光変調手段を合成手段４３の後段に配置するものであっても良い。例えば合成手段４３と投写レンズ４４の間に液晶パネルを１つ配置しても良い。この場合、液晶パネルには、赤色、黄色、青色、緑色の映像信号が、図示しない液晶表示パネルドライバから供給される。

また、上記の投写型映像表示装置２００においても、液晶パネルに代えて、ＤＬＰをライトバルブに用いても良い。

今回開示された実施の形態、及び実験例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記の実施形態では、各ＬＥＤ素子は、同一の基板上に配置されるものとして説明したが、別々の基板上に配置されるものであっても良い。

上記では本願発明の「光インテグレータ」の実施例としてロッドインテグレータを挙げたが、光インテグレータとしては、フライアイレンズ（群）であっても良い。

上記では本願発明の「光源」の実施例としてＬＥＤ素子を挙げたが、ＬＥＤ素子以外の固体光源素子であっても良い。或いは、固体光源素子以外の小型の光源であっても良い。

照明装置１０の構成を示す図である。 光源部１ａの構成を示す図である。 光源部１ｂの構成を示す図である。 直線偏光生成部２ａの構成を示す図である。 直線偏光生成部２ｂの構成を示す図である。 照明装置１０を用いた投写型映像表示装置１００を示す図である。 照明装置２０の構成を示す図である。 光源部１ｃの構成を示す図である。 光源部１ｄの構成を示す図である。 照明装置３０を示す図である。 光源部１ｃ’の構成を示す図である。 複数の照明装置を用いた投写型映像表示装置２００を示す図である。 従来の投写型映像表示装置５０を示した説明図である。 光源部５１の構成を示す図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ 光源部
２ａ、２ｂ 直線偏光生成部
３ 偏光依存性反射部
４ 波長依存性偏光変換部
５ ロッドインテグレータ
１０ 照明装置
１１Ｒ 赤色ＬＥＤ素子
１１Ｇ 緑色ＬＥＤ素子
１１Ｂ 青色ＬＥＤ素子
２１ 偏光ビームスプリッタアレイ
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ 偏光ビームスプリッタ
２２ ２分の１波長板
１００ 投写型映像表示装置

Claims (21)

1. 少なくとも、赤、青、緑の３色の光源を含む照明装置であって、
   前記３色のうちの第１色光源を備えてなる第１光源部と、
   前記３色のうち、第２及び第３色光源を備え、前記第１光源部とは光出射方向が異なる第２光源部と、
   前記第１、第２光源部からの各色光を合成して同一又は略同一方向に導く合成手段と、を備えた、照明装置。
   
2. 前記第１、第２光源部に配置される各色光源の個数は、前記合成手段が、前記第１、第２光源部からの各色光を合成して白色光を発生できるよう設定される、請求項１記載の照明装置。
   
3. 前記合成手段は、
   前記第１光源部からのランダム偏光光を第１の偏光方向の直線偏光に変換する第１偏光変換手段と、
   前記第２光源部からのランダム偏光光を第２の偏光方向の直線偏光に変換する第２偏光変換手段と、
   前記第１、第２偏光変換手段からの出射光のいずれか一方の偏光光を反射させ、他方を透過させることにより、前記第１、第２光源部からの光を同一方向又は略同一方向に導く偏光依存性反射手段を備える、請求項１又は２記載の照明装置。
   
4. 前記第１、第２偏光変換手段からの出射光の偏光方向を同一方向又は略同一方向に変換する波長依存性偏光回転手段を備える、請求項３記載の照明装置。
   
5. 前記合成手段は、
   前記第１、第２光源部からの出射光のいずれか一方を反射させ、他方を透過させる波長依存性反射手段を備える、請求項１又は２記載の照明装置。
   
6. 前記第２光源部は、
   所定領域内に、複数個の第２色光源、及び、複数個の第３色光源が配置されてなり、
   前記第２色光源、及び、前記第３色光源の少なくとも何れかは、それぞれの光源が前記所定領域の中心に対して点対称に配置される、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の照明装置。
   
7. 前記第１又は第２光源部のいずれかに第４色光源を更に備えた、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の照明装置。
   
8. 前記第１光源部は、第４色光源を更に備え、
   該第１光源部は、所定領域内に、複数個の第１色光源、及び、複数個の第４色光源が配置されてなり、
   前記第１色光源、及び、前記第４色光源の少なくとも何れかは、それぞれの光源が前記所定領域の中心に対して点対称に配置される、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の照明装置。
   
9. 前記第１光源部は、
   前記第１の発光波長である第１色第１波長光源と、
   前記第１の発光波長よりも短い第２の発光波長である第１色第２波長光源と、を備えた、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の照明装置。
   
10. 前記第１光源部は、
    所定領域内に、複数個の前記第１色第１波長光源、及び、複数個の前記第１色第２波長光源、が配置されてなり、
    前記第１色第１波長光源、及び、前記第１色第２波長光源の少なくとも何れかは、それぞれの光源が前記所定領域の中心に対して点対称に配置される請求項９記載の照明装置。
    
11. 第１光源部と、
    前記第１光源部とは光出射方向が異なる第２光源部と、
    前記第１、第２光源部からの各色光を合成して同一又は略同一方向に導く合成手段と、を備え、
    前記合成手段は、
    前記第１光源部からのランダム偏光光を第１の偏光方向の直線偏光に変換する第１偏光変換手段と、
    前記第２光源部からのランダム偏光光を第２の偏光方向の直線偏光に変換する第２偏光変換手段と、
    前記第１、第２偏光変換手段からの出射光のいずれか一方の偏光光を反射させ、他方を透過させることにより、前記第１、第２光源部からの光を同一方向又は略同一方向に導く偏光依存性反射手段を備える照明装置。
    
12. 前記第１、第２偏光変換手段からの出射光の偏光方向を同一方向又は略同一方向に変換する波長依存性偏光回転手段を備える、請求項１１記載の照明装置。
    
13. 前記合成手段から出射した光を照明対象物上で均一化するインテグレート手段を備えた、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の照明装置。
    
14. 前記第１光源部に配置される光源の個数と、前記第２光源部に配置される光源の総数は同数であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の照明装置。
    
15. 前記光源は、固体光源素子である、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の照明装置。
    
16. 前記第１色ないし第３色光源を時分割で順次点灯させる点灯制御手段を備え、
    前記合成手段は、
    電圧印加の有無によって反射と透過の切り替えることができる時分割反射手段と、
    所定の光源が点灯しているときに前記時分割反射手段を反射状態とし、他の所定の光源が点灯しているときに前記時分割反射手段を透過状態とする素子制御手段と、を備えた、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の照明装置。
    
17. 照明中は各色光が常時出射されるように構成されている、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の照明装置。
    
18. 照明中は各色光が時分割で出射されるように構成されている、請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の照明装置。
    
19. 請求項１７記載の照明装置と、
    前記照明装置の出射側に設けられた１つのフルカラーライトバルブと、
    前記フルカラーライトバルブを経て光変調された映像光を投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする、投写型映像表示装置。
    
20. 請求項１８記載の照明装置と、
    前記照明装置の出射側に設けられた１つのライトバルブと、
    色光の出射タイミングに同期して前記ライトバルブに各色用の映像信号を供給する手段と、
    前記ライトバルブを経ることで得られた映像光を投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
    
21. 請求項１７又は１８記載の照明装置を複数備え、
    それぞれの照明装置の出射側にそれぞれ設けられたライトバルブと、
    色光の出射タイミングに同期して前記ライトバルブに各色用の映像信号を供給する手段と、
    前記ライトバルブからの出射光を色合成する色合成手段と、
    前記合成手段を経ることで得られた映像光を投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
    

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